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氮化镓(GaN)具有直接带隙宽(3.39eV)、饱和速度高(3×107cm/s)以及其他优良的性能，这些优点使它成为继硅之后重要的半导体材料之一。目前，GaN材料在光电子器件(例如:半导体发光二极管LEDs和半导体激光器LDs)和微电子器件（例如:高温、高功率、高频晶体管）等方面有着广泛的应用。GaN基器件在过去的几十年中有着快速而惊人的发展，但仍有许多问题有待于进一步解决。 众所周知，衬底材料对GaN基器件有着巨大的影响。由于氮原子(N)在镓(Ga)金属中的低溶解度和在GaN中的高蒸汽压，因此，沉积大面积单晶GaN衬底十分困难。目前GaN薄膜的制备主要采用高温金属有机物化学气相沉积技术(MOCVD)，衬底材料多选择单晶蓝宝石（α-Al2O3)或SiC。然而，α-Al2O3衬底的导电性和散热性均较差，且其与GaN之间存在较大的晶格失配，这些缺点大大影响了后续GaN器件的结构与性能。与α-Al2O3衬底相比，SiC衬底价格昂贵且面积小，这导致其并不适合实际应用。相反，金属具有良好的导热性和散热性，价格低廉且适合大面积沉积，这些优点使得金属可以做为衬底材料沉积GaN薄膜，以实现后续GaN基器件中电流的垂直传输。本文使用金属镍(Ni)作为衬底材料，Ni具有优良的导电及散热性能、与GaN之间存在相对小的晶格失配、耐高温、耐腐蚀、高反射性、以及成本低和可大面积沉积等特点，这些特点可以大大改善后续GaN基器件的性能。 本文采用电子回旋共振—等离子体增强金属有机物化学气相沉积(ECR-PEMOCVD)技术，分别以三甲基镓(TMGa)和高纯N2作为Ga源和N源，以金属Ni为衬底，低温沉积出高c轴择优的GaN薄膜。传统MOCVD工艺过程中，沉积温度通常在1050℃以上，对于金属衬底而言，这样高的沉积温度必将会引起严重的界面反应以及GaN薄膜与衬底之间巨大的热应力，这将导致后续GaN基器件性能的严重衰退。我们的实验结果表明采用ECR-PEMOCVD技术可成功在较低温度下沉积出较高质量的GaN薄膜，有效抑制了高温沉积过程产生的不利反应。 本文采用高能粒子反射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、光致发光谱（PL谱）以及电流—电压测试（I-V测试）等多种表征方法分析了GaN薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能以及电学特性。重点研究了氮化时间、沉积温度和TMGa流量对金属Ni衬底上生长GaN薄膜的性能影响机制并给出最佳优化参数。实验结果表明:氮化时间对GaN薄膜有较大的影响。氮化时间为0min时，GaN薄膜具有较好的晶体质量和较强的紫外发光峰;沉积温度和TMGa流量也对GaN薄膜有较大的影响。480℃和1.2sccm分别为沉积温度和TMGa流量的最优化参数，最优条件下的GaN薄膜具有较好的晶体质量和较强的紫外发光峰，且GaN薄膜与金属Ni之间的接触特性为良好的欧姆接触。